自由锻的基本工序、生产特点和应用

只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧铁之间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件，这种方法称为自由锻。

自由锻的常用工序可分为拔长、镦粗、冲孔、弯曲、错移和扭转等。

1.自由锻的基本工序

（1）拔长

拔长是使坯料横断面积减小、长度增加的锻造工序。拔长的方法主要有以下两种：

①在平砧上拔长。图1-39（a）是在锻锤上、下平砧间拔长的示意图。高度为H（或直径为D）的坯料由右向左送进，每次送进量为l。

②在心轴上拔长。图1-39（b）是在心轴上拔长空心坯料的示意图。锻造时，先把心轴插入冲好孔的坯料中，然后当作实心坯料进行拔长。

图1-39　拔长示意图

（a）在平砧上拔长；（b）在心轴上拔长

（2）镦粗

镦粗是使毛坯高度减小、横断面积增大的锻造工序。常用于锻造齿轮坯、圆饼类锻件。

镦粗主要有以下三种形式：

①完全镦粗。完全镦粗是将坯料竖直放在砧面上，如图1-40（a）所示，在上砧的锤击下，使坯料产生高度减小、横截面积增大的塑性变形。

图1-40　墩粗示意图

（a）完全镦粗；（b）端部镦粗；（c）端部镦粗；（d）中间镦粗

②端部镦粗。将坯料加热后，一端放在漏盘或胎模内，限制这一部分的塑性变形，然后锤击坯料的另一端，使之镦粗成型。图1-40（b）所示是用漏盘镦粗的方法，多用于小批量生产；图1-40（c）所示是用胎模镦粗的方法，多用于大批量生产。在单件生产条件下，可将需要镦粗的部分局部加热，或者全部加热后将不需要镦粗的部分在水中激冷，然后进行镦粗。

③中间镦粗。这种方法用于锻造中间断面大、两端断面小的锻件，如图1-40（d）所示。坯料镦粗前，需先将坯料两端拔细，然后使坯料直立在两个漏盘中间进行锤击，使坯料中间部分镦粗。

（3）冲孔

冲孔是利用冲头在镦粗后的坯料上冲出透孔或不透孔的锻造工序。常用于锻造杆类、齿轮坯、环套类等空心锻件。冲孔的方法主要有以下两种：

①双面冲孔法。用冲头在坯料上冲至2/3～3/4深度时，取出冲头，翻转坯料，再用冲头从反面对准位置，冲出孔来。双面冲孔的过程如图1-41所示。

图1-41　双面冲孔的过程(www.xing528.com)

（a）冲一面；（b）冲另一面；（c）冲孔完成

②单面冲孔法。厚度小的坯料可采用单面冲孔法。冲孔时，坯料置于垫环上，将一略带锥度的冲头大端对准冲孔位置，用锤击方法打入坯料，直至孔穿透为止，如图1-42所示。

图1-42　单面冲孔的过程

（a）准备冲孔；（b）冲孔结束

（4）弯曲

弯曲是采用一定的工模具将毛坯弯成所规定的外形的锻造工序，常用于锻造角尺、弯板、吊钩等轴线弯曲的锻件。弯曲方法主要有以下两种：

①锻锤压紧弯曲法。坯料的一端被上、下砧压紧，用大锤打击或用吊车拉另一端，使其弯曲成型，如图1-43所示。

②用垫模弯曲法。在垫模中弯曲能得到形状和尺寸较准确的小型锻件，如图1-44所示。

图1-43　锻锤压紧弯曲法

（a）用大锤打弯；（b）用吊车拉弯

图1-44　用垫模弯曲法

（a）板料弯曲；（b）角尺弯曲；（c）成型角尺

（5）错移

错移是指将坯料的一部分相对另一部分平行错开一段距离的锻造工序。如图1-45所示，常用于锻造曲轴类零件。错移时，先对坯料进行局部切割，然后在切口两侧分别施加大小相等、方向相反且垂直于轴线的冲击力或压力，使坯料实现错移。

图1-45　错移

（6）扭转

扭转是将坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的锻造工序。常用于锻造多拐弯曲件、麻花钻和校正某些锻件。小型坯料扭转角度不大时，可用锤击方法，如图1-46所示。

2.自由锻的生产特点和应用

图1-46　用锤击扭转

自由锻时，坯料只有部分与上、下砧铁接触而产生塑性变形，其余部分则为自由表面，所以要求锻造设备的吨位比较小。自由锻的工艺灵活性较大，更改锻件品种时，生产准备的时间较短。自由锻的生产率低，锻件精度不高，不能锻造形状复杂的锻件。自由锻主要在单件、小批生产条件下采用。自由锻是大型锻件的主要生产方法。